Numerische und experimentelle Untersuchungen zu den thermodynamischen und strömungsmechanischen Vorgängen in einem Vier-Ventil-Pulsationsröhrenkühler

摘要

DeutschIm Rahmen dieser Arbeit wurde ein Simulationsprogramm zur Berechnung der viskosen kompressiblen Strömung in einem Vier-Ventil-Pulsationsröhrenkühler (VVPRK) entwickelt. Mit dem Programm ist man in der Lage Druck, Temperatur und Stömungsgeschwindigkeit innerhalb des VVPRK zu berechnen. Somit lassen sich Aussagen zu den physikalischen Vorgängen des Prozesses und zu Optimierungsansätzen treffen. Unter Verwendung dieses Programms konnte der hybride Regenerator des vorhandenen VVPRK hinsichtlich seiner Zusammensetzung aus Edelstahl- und Bleidrahtsiebgewebe optimiert werden. Dies wurde experimentell überprüft. Weiterhin wurden unter anderem numerische Studien zum Wert des DC-flow und zum Einfluss der koaxialen thermischen Kopplung zwischen Regenerator und Pulsationsröhre durchgeführt.EnglishIn this work a simulation program for viscous compressible flow has been developed in order to study and optimise a Four Valve Pulse Tube Refrigerator (FVPTR). Using the simulation program, the physical values of pressure, temperature, and flow velocity can be calculated inside the FVPTR. The program allows a study of the thermodynamic phenomena inside the FVPTR and the consequences by changing the constructive parameters. Under the usage of the simulation program the hybrid regenerator of the existing FVPTR could be optimised with regard to the composition of high-grade steel wire mesh and lead wire mesh. The simulation results were validated experimentally. Additionally, system characteristics such as the value of DC-flow or the influence of coaxial thermal coupling between regenerator and pulse tube were studied numerically.